劉朝庹
(云南明通水電建設(shè)監(jiān)理有限公司 云南 楚雄 675000)
小黑河水庫(kù)位于云南省曲靖市師宗縣境內(nèi),屬于?。ǘ┬退畮?kù),水庫(kù)任務(wù)兼顧供水及防洪。水庫(kù)主體工程主要由攔河壩、溢洪道、輸水洞三部分組成。水庫(kù)溢洪道型式為寬頂堰,設(shè)計(jì)最大泄量為640m3/s。水庫(kù)自建立至今,先后經(jīng)受了多次較大洪水考驗(yàn),起到了很好的工程實(shí)效。但溢洪道溢流堰面表層混凝土在水流的長(zhǎng)時(shí)間沖刷及季節(jié)變化導(dǎo)致的溫度改變等因素的影響下,多處出現(xiàn)裂縫,堰面表層存在碳化與蜂窩麻面的現(xiàn)象,需及時(shí)對(duì)溢洪道進(jìn)行除險(xiǎn)加固,以免出現(xiàn)安全事故。
依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),工程存在的主要問(wèn)題為裂隙較多,溢流面裂隙主要發(fā)育在溢洪道閘室段與泄槽段。其中閘室段主體為混凝土結(jié)構(gòu),在溢流面上共發(fā)現(xiàn)具有威脅性的裂隙6條,同時(shí)溢流面還有沖蝕與破損、止水老化、開裂等現(xiàn)象;泄槽段側(cè)墻結(jié)構(gòu)為漿砌石構(gòu)成,用砂漿進(jìn)行抹面作業(yè),至今雖未出現(xiàn)明顯的質(zhì)量問(wèn)題,但表面碳化、止水老化、開裂等現(xiàn)象嚴(yán)重。
(1)依據(jù)《水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》與《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》等相關(guān)施工規(guī)范,對(duì)于有抗沖耐磨特性的水工施工,混凝土強(qiáng)度的等級(jí)不可小于C25[1]。而水庫(kù)原溢流道所采用的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為R250,即C20混凝土強(qiáng)度,明顯低于國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),無(wú)法很好的滿足實(shí)際使用需求。
表1 溢洪道堰面主體施工材料
表2 混凝土閘墩碳化情況
(2)溢流面混凝土表層厚度為100mm,在最初設(shè)計(jì)時(shí)未設(shè)置分塊縫,這使得溢流面在較大的四季溫差變化下,特別是冬季寒流的影響下,底部基巖與砌體對(duì)其產(chǎn)生約束效果而出現(xiàn)裂隙。
(3)依據(jù)國(guó)家現(xiàn)有“水利工程溫度作用設(shè)計(jì)原則”的規(guī)定,當(dāng)壩體底板遭受來(lái)自底部基巖的約束作用時(shí),必須在其頂板面布設(shè)鋼筋網(wǎng),各個(gè)方向的配筋率以0.1%為佳,每1m距離上配置的鋼筋數(shù)量不得超過(guò)五根,鋼筋直徑不得低于16mm。而原水庫(kù)溢洪道溢流面表層鋼筋網(wǎng)配置規(guī)格為φ12@30cm,各方向配筋率不足0.05%,無(wú)法達(dá)成溫度裂隙擴(kuò)張所需求的鋼筋配置要求,為裂隙的出現(xiàn)提供了可能。
(4)根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,裂隙出現(xiàn)的位置多為施工縫所在,這說(shuō)明對(duì)施工縫處理的不恰當(dāng)是引起裂隙出現(xiàn)的主要原因之一。此外,最初混凝土施工時(shí),未在其中摻入引氣劑而使得固結(jié)后混凝土層含氣量較低,抗凍性能不佳,亦是導(dǎo)致溢流面表土層出現(xiàn)問(wèn)題的原因之一。
綜上所述,溢流面裂隙出現(xiàn)的原因?yàn)橐缌髅婊炷翆蛹捌滗摻钆渲脧?qiáng)度不足;溢流面最初設(shè)計(jì)時(shí)未設(shè)置分塊縫;施工中施工縫處理不當(dāng)和初期施工工藝存在缺陷等,從而使得溢流面在溫度變化下受到溫度應(yīng)力的干擾而出現(xiàn)問(wèn)題,需對(duì)其進(jìn)行及時(shí)有效的除險(xiǎn)加固。
基于要求溢洪道加固后現(xiàn)有裂隙得到妥善修復(fù)且避免新裂隙出現(xiàn)的同時(shí),溢洪道自身強(qiáng)度與抗沖刷能力及抗凍性有所增強(qiáng)的前提,溢洪道堰面加固方案分為兩部分:其一,對(duì)水流速度較慢的區(qū)域,采取常規(guī)手段進(jìn)行加固;其二,對(duì)水流速度較快的區(qū)域,不去除原有混凝土層,改用柔性抗沖磨的高分子材料(CW)對(duì)裂隙進(jìn)行填充。充填時(shí)需注意應(yīng)先對(duì)表層的碳化部分進(jìn)行清除,待表面潔凈后方可進(jìn)行作業(yè),溢洪道堰面主體施工材料如表1所示。
采用新型裂縫加固處理技術(shù),該技術(shù)不但操作較為簡(jiǎn)便且已經(jīng)過(guò)實(shí)際檢驗(yàn),技術(shù)具有可行性。此外,進(jìn)行有效施工需提前進(jìn)行一定的培訓(xùn),并且該新型材料可能存在抗老化性能的問(wèn)題,需在后期實(shí)際中進(jìn)行檢驗(yàn)。
加固作業(yè)起始于堰面直線段,整個(gè)表面采用柔性抗沖磨的高分子材料(CW)進(jìn)行刷涂。施工時(shí)需注意因裂縫中多存在水滲出的現(xiàn)象而會(huì)對(duì)柔性抗沖磨的高分子材料(CW)的刷涂造成干擾,需先對(duì)裂縫進(jìn)行封閉的防滲處理。具體施工為先沿裂縫發(fā)育方向開槽,隨后在槽底充填堵漏材料和柔性防水材料并回填丙乳砂漿,最后用柔性抗沖磨的高分子材料(CW)進(jìn)行刷涂。各施工步驟具體操作如下:
(1)開槽。沿裂縫發(fā)育方向開設(shè)燕尾槽,并用鋼絲對(duì)槽內(nèi)表面的雜物進(jìn)行清除。若槽內(nèi)存在滲水現(xiàn)象則在槽底再開設(shè)2cm×2cm的方形槽一個(gè),并在其內(nèi)充填堵漏材料,確保不再出現(xiàn)滲水后,將燕尾槽吹干等待使用。
(2)止水材料填充。使用SR—2型止水材料,充填厚度為2cm,充填時(shí)必須確保燕尾槽內(nèi)干燥整潔,止水材料須一層一層刷涂,且必須為前一層自然干燥后才可刷涂下一層。
(3)充填丙乳砂漿。進(jìn)行充填時(shí)需先在槽底與兩側(cè)槽壁涂刷一層丙乳砂漿后方可進(jìn)行。
(4)表層防護(hù)。溢洪道堰面上部裂隙處于非水流沖刷區(qū)內(nèi),對(duì)其的防護(hù)只需在裂縫兩側(cè)50m范圍內(nèi)刷涂柔性抗沖磨的高分子材料(CW),其余處于水流沖刷區(qū)內(nèi)的裂縫,需對(duì)整個(gè)壩體表層涂抹防護(hù)材料。
溢洪道側(cè)墻采用漿砌石結(jié)構(gòu),表層砂漿抹面,多年使用中碳化現(xiàn)象極為顯著,鑒于其處于水流較快的區(qū)域,對(duì)其的加固采用柔性抗沖磨的高分子材料(CW)進(jìn)行刷涂,涂層厚度為4mm,總涂抹范圍覆蓋整個(gè)溢洪道側(cè)墻。
對(duì)水庫(kù)閘墩混凝土的碳化情況進(jìn)行調(diào)查分析,其結(jié)果見(jiàn)表2。
根據(jù)調(diào)查結(jié)果以及工程安全運(yùn)行的要求,對(duì)閘墩表層混凝土碳化的加固處理采用丙乳砂漿進(jìn)行。相較于傳統(tǒng)加固方法,丙乳砂漿的防滲、防腐等性能更加優(yōu)越,且抗拉強(qiáng)度相比于普通的水泥砂漿提升一倍,粘結(jié)性則提升了兩倍以上。同時(shí),丙乳砂漿無(wú)毒、生產(chǎn)成本低廉、施工工藝簡(jiǎn)單,提升經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)對(duì)于施工安全性亦有顯著提升。具體施工時(shí)應(yīng)對(duì)碳化的混凝土表層進(jìn)行打毛處理,待表層整潔后方可刷涂丙乳砂漿,涂層厚度以4mm~6mm為佳。
小型水庫(kù)在進(jìn)行除險(xiǎn)加固施工設(shè)計(jì)時(shí)要在有限的資金投入上保證其設(shè)計(jì)施工質(zhì)量,除險(xiǎn)加固施工設(shè)計(jì)的合理性是保證工程加固效果的重要前提。文章結(jié)合工程實(shí)際,確定了溢洪道裂隙治理方案,并經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)有效的消除了堰面中存在的裂縫;同時(shí),在一定程度上增強(qiáng)了溢洪道的強(qiáng)度與抗寒性等性能,在消除原有安全隱患的同時(shí),很好地保證了溢洪道原有功能的正常發(fā)揮。陜西水利
[1]崔華存.小型病險(xiǎn)水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及解決方案 [J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì),2014,03:62-64.
[2]汪德祥.關(guān)于小型水庫(kù)除險(xiǎn)的加固設(shè)計(jì)探討[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2013,01:88-89.
[3]張建平.小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)問(wèn)題的探討 [J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì),2013,04:81-82.
[4]何善國(guó).病險(xiǎn)中小型水庫(kù)的工程質(zhì)量缺陷及病態(tài)特征探析[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電,2010,01:96-100.